Le cannabis : une toute nouvelle biomasse étudiée chez Innofibre

Un texte d’Annabelle St-Pierre, chercheuse chez Innofibre – Centre d’innovation des produits cellulosiques

Depuis la légalisation du cannabis à l’automne 2018, plusieurs entreprises ont entamé des activités de production, de transformation et de vente de divers produits du cannabis. Actuellement, au Canada, on compte 500 cultivateurs, transformateurs et/ou vendeurs qui détiennent une licence délivrée par Santé Canada en vertu du Règlement sur le cannabis, et plus d’une cinquantaine de ces détenteurs de licences sont situés au Québec. De nombreuses entreprises cherchent à développer de nouveaux produits profitables dans ce nouveau marché compétitif. Pour ce faire, elles ont besoin de réaliser différents types d’analyses, que ce soit pour du contrôle qualité ou encore dans le cadre de leurs projets de recherche et développement. Ces analyses peuvent être l’identification et la quantification des cannabinoïdes et des terpénoïdes, le dosage des métaux lourds, l’évaluation des contaminants microbiens, l’analyse des solvants résiduels, et autres.

Afin de réaliser des projets de recherche et développement avec ces entreprises, Innofibre s’est dotée d’une licence d’essais analytiques qui fut délivrée par Santé Canada en février 2020. Depuis, l’équipe a développé une expertise sur la caractérisation de la biomasse par plusieurs méthodes analytiques qui peuvent s’appliquer et être pertinentes pour le développement de produits du cannabis.

D’abord, Innofibre possède un spectromètre d’émission atomique par plasma micro-ondes (MP-AES), un appareil performant et sensible permettant de détecter et quantifier les métaux. Il s’agit d’un instrument très sollicité pour le dosage des métaux lourds dans les fleurs de cannabis. Santé Canada exige le respect de certaines valeurs seuils de concentration des métaux lourds bioaccumulables dans l’organisme, tels que le mercure, le plomb, l’arsenic ou le cadmium. À titre d’exemple, au Canada, le cadmium et le plomb doivent se retrouver sous 0,2 et 0,5 µg/g respectivement, afin que le produit soit règlementaire sur le marché. Les rapports d’analyses des teneurs en métaux lourds dans la matière première peuvent orienter les producteurs dans leurs pratiques de culture et ainsi s’assurer de mettre en place de bonnes méthodes de captation de ces métaux nocifs.  Outre les produits consommés, il peut également être important d’effectuer les analyses de métaux lourds sur les résidus de cannabis. Puisque plusieurs producteurs valorisent les résidus (tiges, feuilles, racines) vers le compost, il devient plus que pertinent de vérifier la non-toxicité de cette matière résiduelle.

Le laboratoire analytique d’Innofibre est également doté d’un appareil à chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS). Cet appareil est utilisé pour séparer puis identifier ou encore quantifier des composés volatils. Pour les cultivateurs, transformateurs et vendeurs de produits du cannabis, cet appareil est particulièrement pertinent pour la caractérisation des terpénoïdes, une famille de molécules synthétisées par le plant de cannabis puis sécrétées dans les trichomes. Ces composés volatils sont non seulement responsables des fragrances dégagées par la fleur, mais exercent également un rôle dans la modulation des cannabinoïdes. Bien que les mécanismes d’action soient encore peu élucidés, plusieurs études soulignent l’effet d’entourage des terpénoïdes. Il a été observé que leur présence peut avoir un effet synergique sur les cannabinoïdes. Par exemple, le limonène et le pinène présentent des effets synergiques avec le cannabidiol pour ses propriétés anticancer et antimicrobienne respectivement. Il existe un fort intérêt à effectuer l’identification et la quantification des terpénoïdes pour la production et la vente des produits à valeur ajoutée.

Finalement, un tout nouvel appareil vient de faire son entrée dans les laboratoires du centre. Il s’agit d’un appareil à chromatographie liquide haute performance (HPLC). Cet appareil est un incontournable pour les analyses dans le domaine du cannabis, car il est en mesure de bien séparer, détecter et ainsi quantifier les cannabinoïdes de façon précise et exacte. C’est à l’aide de cet appareil sensible qu’il est possible de connaître la concentration en Δ⁹-tétrahydrocannabinol (THC), en cannabidiol (CBD), en cannabigérol (CBG) et en plusieurs autres cannabinoïdes. Les producteurs, transformateurs et vendeurs de produits du cannabis doivent effectuer ce type d’analyse de façon récurrente afin d’être en mesure d’indiquer les concentrations de principes actifs qui se trouvent dans leurs produits.

Bien que les cannabinoïdes d’intérêt sont facilement détectés à l’aide du détecteur UV-Visible à barrette de diode (DAD), le HPLC est également muni d’un détecteur universel, le détecteur d’aérosols chargés (CAD). Ce module complémentaire est utilisé pour la détection de composés sans chromophore qui n’absorbent pas dans l’UV-Visible. Cette flexibilité permet à l’appareil de détecter une large gamme de molécules et est idéale dans un contexte de recherche et développement. Aussi, le HPLC d’Innofibre a la particularité de pouvoir être utilisé en mode semi-préparatif, c’est-à-dire qu’il est possible d’y injecter des volumes beaucoup plus grands de produits. Ce mode est pertinent avec le module de collection de fractions automatisé.  Ainsi, à la suite de la séparation des composés dans la colonne de chromatographie, il est possible de récolter les différents composés dans des tubes distincts. Par exemple, grâce à cette technologie, il serait possible d’isoler le THC et d’effectuer des tests uniquement sur cette molécule. Pour le développement de produits médicaux à base de cannabis, la collection de fractions est très pertinente dans le fractionnement bioguidé, une méthode permettant de séparer puis de tester les différentes molécules individuellement afin de cibler les composés responsables d’une activité biologique spécifique.

En sommes, l’équipe d’Innofibre demeurera attentive et disponible auprès des entreprises privées afin de les accompagner dans le développement de bioproduits à haute valeur ajoutée et pour valoriser la biomasse résiduelle issue de la culture du cannabis.  Il est évident que l’acquisition de la licence d’essais analytiques et de nouveaux appareils tel que le HPLC permettra de former de la main-d’œuvre qualifiée, de développer de nouvelles expertises ainsi que de nouveaux partenariats.

Figure 1. En haut; extraits de fleur de cannabis à l’éthanol de d’Atlantis all kush 47 (à gauche) et de Bayou Dark Desire (à droite). En bas; résidus post-extraction.